一种圆锥型场源瞬变电磁反演方法技术

本发明专利技术公开了一种圆锥型场源瞬变电磁反演方法，属于瞬变电磁探测技术领域。本发明专利技术基于OCCAM反演算法，提出了一种圆锥型场源瞬变电磁反演方法。OCCAM法是一种带平滑约束的最小二乘反演，受初始模型影响小，运算稳定收敛，是一种有效的数据反演处理方法。本发明专利技术的反演方法不需要依赖于初始模型。对初始模型没有特别要求，且计算效率高。本发明专利技术采用OCCAM法得到的反演电阻率更接近模型电阻率。本发明专利技术反演采用简化后的拉格朗日乘子算法使得反演仍稳定、速度更快、结果更真实。本发明专利技术方法使得反演深度更接近层界面，尤其对目标层底界面的分辨能力获得加强，表现出较好的分层效果。表现出较好的分层效果。表现出较好的分层效果。

【技术实现步骤摘要】
一种圆锥型场源瞬变电磁反演方法


[0001]本专利技术涉及一种圆锥型场源瞬变电磁反演方法，具体涉及一种基于OCCAM反演算法的圆锥型场源瞬变电磁数据的反演方法，属于瞬变电磁探测


技术介绍

[0002]瞬变电磁法(TEM)逐渐被应用于矿山巷道、交通隧道和地下空间探测，受到有限地下空间的限制，只能采用小尺寸发射
‑
接收装置，如多匝小回线装置。杨海燕等专利技术了一种圆锥型场源装置，如图1所示，与多匝小回线装置相比，圆锥型装置具有互感低、关断时间短和“盲区”范围小的优点。但是，用于处理圆锥型场源探测资料的方法较少。
[0003]目前，用于圆锥型场源瞬变电磁的资料处理方法，主要有如下几种：
[0004](1)杨海燕,李锋平,岳建华,刘旭华,赵海娇.基于“烟圈”理论的圆锥型场源瞬变电磁优化反演.中国矿业大学学报,2016,45(06):1230
‑
1237.该论文提出了将“烟圈”反演结果转换到频率域作为初始模型，采用最小二乘正则化方法对反演结果进行改进的反演方案。
[0005](2)杨海本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆锥型场源瞬变电磁反演方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，读入初始模型m1即初始电阻率，根据初始模型m1构造粗糙度矩阵，设置初始拉格朗日乘子步骤2，对于第k次迭代，计算当前模型m
k
对应的正演数据F[m
k
]、雅克比矩阵J
k
以及数据拟合差X2；步骤3，搜索使数据拟合差X2最小时的模型m
k+1
，同时计算模型m
k+1
对应的粗糙度矩阵R
k+1
以及步长a
k
；步骤4，判断步骤3得到的最小数据拟合差是否小于反演所要求达到的拟合差若是，则进入步骤5，否则，判断步骤3得到的最小数据拟合差是否小于第k
‑
1次迭代得到的最小数据拟合差；若是，则进入步骤6，否则使步长a
k
减半并返回步骤3；步骤5，确定当数据拟合差X2等于反演所要求达到的拟合差时的拉格朗日乘子及对应的模型m
′
k+1
，根据模型m
′
k+1
计算粗糙度矩阵R
′
k+1
，判断R
′
k+1
是否大于R
k+1
，若是，则使步长a
k
减半并返回步骤3，否则进入步骤6；步骤6，保存步长a
k
和模型m
k+1
；步骤7，判断是否达到最大迭代次数或是否达到反演所要求达到的拟合差若达到最大迭代次数或达到反演所要求达到的拟合差则迭代结束，输出反演结果，否则，令k＝k+1并返回步骤2。2.根据权利要求1所述圆锥型场源瞬变电磁反演方法，其特征在于，步骤1所述根据初始模型m1构造粗糙度矩阵为：其中，R1表示根据初始模型m1构造的粗糙度矩阵，为N
×
N的矩阵，定义如下：N为地层模型分段得到的总层数。3.根据权利要求1所述圆锥型场源瞬变电磁反演方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：对于第k次迭代，向圆锥型场源通入电流，对于圆锥型场源的第i匝圆形发射线圈，其中心处垂直方向磁场的频率域响应为：式中，H(ω)表示频率域响应，r
i
为第i匝圆形发射线圈的半径，I(ω)为发射电流的傅式谱，λ为积分变量，h
i
为第i匝圆形发射线圈离地高度，u0为真空中的磁导率，Z0为表层介质的输入波阻抗，Z
(1)
为第一层的输入阻抗，J1为第一类零阶贝塞尔函数；Z1＝
‑
iωμ0/u1，k1为第一层介质的波数，σ1为第一层介质的电导率，ω为角
频率，μ0为真空中磁导率；对频率域响应公式进行140点汉克尔变换得到：式中，H
z，i
(ω)表示140点汉克尔变换得到的频率域，m为抽样点的位置，b为回线半径，a＝
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海燕，刘志新，汪凌，储丹华，顾艳艳，李哲，杨夫杰，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：